(57)【要約】【課題】本発明は、複数の基板を有する基板部品であって、該基板同士の位置決めにおいて、高い精度を有する基板部品を提供する。【解決手段】複数の基板を有する基板部品であって、前記複数の基板のうち少なくとも第１の基板と第２の基板には厚さ方向に貫通孔が設けられ、前記第１の基板と第２の基板は前記貫通孔同士を対置させて貼り合わせられているとともに、前記の第１の基板の貫通孔と前記第２の基板の貫通孔に跨った位置に、前記第１の基板と前記第２の基板に挟持されていない状態で球体が挿入されていることを特徴とする。【選択図】図１
2007114588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を有する基板部品であって、前記複数の基板のうち少なくとも第１の基板と第２の基板には厚さ方向に貫通孔が設けられ、前記第１の基板と第２の基板は前記貫通孔同士を対置させて貼り合わせられているとともに、前記の第１の基板の貫通孔と前記第２の基板の貫通孔に跨った位置に、前記第１の基板と前記第２の基板に挟持されていない状態で球体が挿入されていることを特徴とする基板部品。
【請求項２】
複数の基板を有する基板部品であって、前記複数の基板のうち少なくとも第１の基板と第２の基板には厚さ方向に貫通孔が設けられ、前記第１の基板と第２の基板は前記貫通孔同士を対置させて貼り合わせられているとともに、球体が前記の第１の基板の貫通孔と前記第２の基板の貫通孔に跨った位置で、かつ前記第１の基板の前記第２の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に挿入されていることを特徴とする基板部品。
【請求項３】
前記球体の直径が前記第１の基板の厚さの１.５３倍以上、かつ２.９倍以下であることを特徴とする請求項２に記載の基板部品。
【請求項４】
前記第１の基板と前記第２の基板は所定の間隔をもって貼り合わせられているとともに、前記球体は前記第１の基板の前記第２の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に挿入されており、前記球体の直径が前記第１の基板の厚さと、前記間隔との和の１.５３倍以上、かつ２.９倍以下であることを特徴とする請求項３に記載の基板部品。
【請求項５】
前記第１の基板および第２の基板の少なくとも一方に光学素子を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板部品。
【請求項６】
複数の基板を有する基板部品の製造方法であって、厚さ方向に貫通孔が設けられた第１の基板と厚さ方向に貫通孔が設けられた第２の基板とを前記貫通孔同士を対置させて貼り合わせる工程と、前記工程の前または後に、前記貼り合わせ基板において前記第１の基板の貫通孔と前記第２の基板の貫通孔に跨るようになる位置に前記第１の基板と前記第２の基板に挟持されていない状態で球体を挿入する工程と、前記貫通孔に前記球体が挿入された前記第１の基板と前記第２の基板とを固着する工程を有する基板部品の製造方法。
【請求項７】
前記貫通孔に前記球体が挿入された前記第１の基板と前記第２の基板とを固着する工程において、前記貫通孔に接着剤を塗布することを特徴とする請求項６に記載の基板部品の製造方法。
【請求項８】
前記第１の基板と前記第２の基板とを固着する工程の後、前記球体を除去することを特徴とする請求項６に記載の基板部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を貼り合わせて構成する基板部品に係り、例えばマイクロミラーやファイバコリメータアレイなどの光部品や各種マイクロ構造体などを構成する基板部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ構造体において所望の特性、機能を実現するためには部品間の位置関係が重要である。例えば、静電アクチュエータを有する静電駆動マイクロミラーにおいては固定電極とミラーとの位置関係が駆動力に強く影響する。さらに電気的な短絡を避けるためにも、固定電極とミラーとの位置関係は重要である。別の例として光学部品においては光学部品間の位置精度が光ビームの特性に強く影響する。例えば光ファイバーとレンズで構成されるファイバコリメータにおいては、光ファイバとレンズとの位置精度が重要である。これらのマイクロ構造体は、しばしば基板の貼り合わせ、すなわち基板部品で形成される。例えば、複数の光ファイバが配置された基板と、複数のレンズが配置された基板とを貼り合わせることにより、各ファイバアレイと各レンズアレイを対向させてファイバコリメータアレイを構成する。その場合マイクロ構造体を構成する基板部品においては、貼り合わせの際、高い位置決め精度が要求される。
【０００３】
上記要求に対して、例えばスタック部材に形成したピラミッド型の整合基準に球状部材を配置して位置決めを行う方法(特許文献１)や、基板にガイド用孔部を設け、前記ガイド用孔部の孔径にほぼ等しい外形寸法を持つガイドピンを挿入して位置決めを行う方法(特許文献２)が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−８２６６１号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２２４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ピラミッド型(ただし先端が平坦な形状も含む)の整合基準を形成する場合、特定の単結晶部材のエッチング特性、現実的にはシリコンの異方性エッチングに依らなければ高精度での形成が困難であり、基板の材料も限定的なものとなる。また、ピラミッド型整合基準の加工ばらつきには、基板の面内方向の形成位置のばらつきだけでなく、深さばらつきも存在する。その結果スタックする(重ね合わせる)部材の面内方向のずれと法線方向のずれを生じうる。例えば、一方の基板のピラミッド型の整合基準が深すぎる場合には球状部材と他方の基板との間でがたつきが生じ、該がたつきは面内方向の位置ずれにつながる。また、ガイド用孔にガイドピンを挿入する場合は、ガイド用孔中に突起状の加工残りが発生するとガイドピン挿入の妨げになる。このような加工残りは孔の終端部に発生しやすい。また、基板平面に対するガイド用孔の垂直性も重要であり、ガイド用孔の垂直性が確保されていないと、ガイドピンが非平行となるので、部材の重ね合わせが困難になる。また、基板が薄い場合には、垂直を維持してガイドピンを挿入すること自体が困難になる。
【０００６】
上記の課題に鑑み、本発明は、貼り合わせにおいて高い位置決め精度を有する基板部品およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、複数の基板を有する基板部品であって、前記複数の基板のうち少なくとも第１の基板と第２の基板には厚さ方向に貫通孔が設けられ、前記第１の基板と第２の基板は前記貫通孔同士を対置させて貼り合わせられるとともに、前記の第１の基板の貫通孔と前記第２の基板の貫通孔に跨った位置に、前記第１の基板と前記第２の基板に挟持されていない状態で球体が挿入されていることを特徴とする基板部品である。第１の基板の貫通孔と第２の基板の貫通孔に跨った位置とは、球体の一部が第１の基板の貫通孔と第２の基板の貫通孔の双方に存在することをいう（以下、同じ）。また、第１の基板と第２の基板に挟持されていない状態とは、球体の貫通孔深さ方向の動きが基板によっては拘束されないこと、すなわち、基板との関係では、球体が貫通孔の深さ方向に移動可能な位置関係を有することを意味する。該位置関係は基板と球体との関係で生じているものであればよく、球体と基板との間に接着剤等が存在し、該接着剤が球体の動きを拘束していてもよい。第１の基板と第２の基板は直接貼り合わせてもよいし、スペーサを介するなどして所定の間隔をもって貼り合わせてもよい。かかる構成によれば、貼り合わせる基板の面内方向の移動を球体が拘束するとともに、球体を用いることにより安定した固定構造が得られ、また貫通孔の寸法誤差の影響も受けにくいため、高い位置決め精度を有する基板部品を実現できる。
【０００８】
また、本発明は、複数の基板を有する基板部品であって、前記複数の基板のうち少なくとも第１の基板と第２の基板には厚さ方向に貫通孔が設けられ、前記第１の基板と第２の基板は前記貫通孔同士を対置させて貼り合わせられているとともに、球体が前記の第１の基板の貫通孔と前記第２の基板の貫通孔に跨った位置で、かつ前記第１の基板の前記第２の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に挿入されていることを特徴とする基板部品である。球体が前記第１の基板の前記第２の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に挿入されているため、該構成においても貫通孔の寸法誤差の影響も受けにくく、貼り合わせる基板の面内方向の移動を球体が拘束するとともに、球体を用いることにより安定した固定構造が得られるため、高い位置決め精度を有する基板部品を実現できる。
【０００９】
また、前記基板部品において、前記球体の直径が前記第１の基板の厚さの１.５３倍以上、かつ２.９倍以下であることが好ましい。かかる構成によれば、第１の基板と第２の基板を接して貼り合せた場合において、特に高い位置決め精度を有する基板部品を実現できる。
【００１０】
さらに、前記基板部品において、前記第１の基板と前記第２の基板は所定の間隔をもって貼り合わせられているとともに、前記球体は前記第１の基板の前記第２の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に挿入されており、前記球体の直径が前記第１の基板の厚さと、前記間隔との和の１.５３倍以上２.９倍以下としてもよい。かかる構成によれば、第１の基板と第２の基板が所定の間隔をもって貼り合わせられている場合において、特に高い位置決め精度を有する基板部品を実現できる。
【００１１】
さらに、前記基板部品において、前記第１の基板および第２の基板の少なくとも一方に光学素子を設けることが好ましい。前記基板部品は高い位置決め精度を有することから、該基板部品に、微細であり、かつその位置決めには高い精度が要求される光学素子を設けることにより、位置精度に優れた光学素子基板部品を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の基板部品の製造方法は、複数の基板を有する基板部品の製造方法であって、厚さ方向に貫通孔が設けられた第１の基板と厚さ方向に貫通孔が設けられた第２の基板とを前記貫通孔同士を対置させて貼り合わせる工程と、前記工程の前または後に、前記貼り合わせ基板において前記第１の基板の貫通孔と前記第２の基板の貫通孔に跨るようになる位置に前記第１の基板と前記第２の基板に挟持されていない状態で球体を挿入する工程と、前記貫通孔に前記球体が挿入された前記第１の基板と前記第２の基板とを固着する工程を有することを特徴とする。該方法によって、高い位置決め精度を有する基板部品を得ることができる。前記方法において、第１の基板と第２の基板の貼り合わせと球体の挿入の順序は問わない。すなわち、第１の基板の貫通孔に球体を挿入した後に、第２の基板を貼り合わせてもよいし、第１の基板と第２の基板を貼り合わせた後に球体を挿入してもよい。
【００１３】
さらに、前記貫通孔に前記球体が挿入された前記第１の基板と前記第２の基板とを固着する工程において、前記貫通孔に接着剤を塗布することが好ましい。貫通孔という限られた空間に接着剤を塗布するので、接着剤等の使用量を抑えることができ、また作業性にも優れる点で好ましい。
【００１４】
また、前記基板部品の製造方法において、前記第１の基板と前記第２の基板とを固着する工程の後、前記球体を除去してもよい。第１の基板と第２の基板の固着を貫通孔以外の部分で行うなどした後は、基板同士は固着されているので球体は存在しなくてもよい。この場合、球体は除去して再利用することができ、部品点数も減らすことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、貼り合わせにおいて高い位置決め精度を有する基板部品、およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照しつつ説明する。なお、これら実施例により本発明が限定されるものではない。
【００１７】
図１は、本発明に係る基板部品の断面図に相当する。図１に示した基板部品は第１の基板１０１と、第２の基板１０２を有する。前記第１の基板１０１には、その厚さ方向に貫通孔１０６が設けられており、前記第２の基板１０２にはその厚さ方向に貫通孔１０５が設けられている。他の位置決め手段と併用する場合等は、貫通孔を一つとすることも可能であるが、前記第１の基板１０１には２つ以上の貫通孔１０６を形成し、前記第２の基板１０２には２つ以上の貫通孔１０５を形成して、貫通孔で位置決め機能を担保することが好ましい。各基板の貫通孔１０５、１０６はそれぞれ一対一に対応する。すなわち、貫通孔が設けられた第１の基板１０１と第２の基板１０２は貫通孔同士を対置させて貼り合わせられている。球体１０３は前記第１の基板１０１の貫通孔１０６と前記第２の基板１０２の貫通孔１０５に跨った位置で、前記第１の基板と前記第２の基板に挟持されていない状態で挿入されており、該構成によって第１の基板１０１と第２の基板１０２の面内方向の移動を拘束して、位置決めを行う。
【００１８】
かかる前記第１の基板１０１の貫通孔１０６と前記第２の基板１０２の貫通孔１０５に跨った位置で、前記第１の基板と前記第２の基板に挟持されていない状態で球体１０３が挿入されている形態としては、１）前記の第１の基板の貫通孔と第２の基板の貫通孔に跨った位置で、かつ前記第１の基板の前記第２の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に球体１０３が挿入され、配置された構成、２）球体１０３と前記仮想面との間にスペーサを挿入し、該スペーサで球体１０３を支持されている構成、３）前記仮想面と所定の距離をもって球体１０３を貫通孔内に接着固定されている構成などが挙げられる。ここで、前記貫通孔上に延長した仮想面に接する位置とは、換言すれば貫通孔の開口面と球体が接している状態を言い、第１の基板の下に底板が設置されている場合であれば、前記仮想面は底板の表面に一致し、球体の位置は底板の表面に接している位置である。図１では底板１０９の上面１１５が該仮想面に相当する。仮に、球体１０３が第１の基板と第２の基板或いはそれらに形成された孔部に挟持されているとすると、面内方向の位置決め精度だけでなく、基板の傾きなども問題になり、これら基板或いは孔部の寸法誤差の影響が基板の位置決め精度に大きく影響することになってしまう。これに対して、球体１０３は第１の基板と第２の基板の面内方向の動きやずれを抑制するが、球体１０３が第１の基板と第２の基板に挟持されていない上記の構成では、貫通孔の寸法誤差の影響を受けにくいため、高い位置決め精度を実現できる。
【００１９】
図１は上記形態のうち、１）の前記の第１の基板の貫通孔と第２の基板の貫通孔に跨った位置で、かつ前記第１の基板の前記第２の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に球体１０３が挿入され、配置された構成を示すものであり、球体１０３の挿入、配置が容易であり、また高い位置精度が得られる。
【００２０】
上記構成により、該球体１０３が、前記第１の基板の貫通孔１０６の側壁、望ましくは前記第２の基板１０２に対向する側の開口部側端部、と前記第２の基板の貫通孔１０５の側壁、望ましくは前記第１の基板１０１に対向する側の開口部側端部、と接触するまでの範囲内に位置ずれ量が制御されることとなり、貼り合わせにおける位置ずれの少ない、高い位置精度を有する基板部品１００が実現できる。
【００２１】
第１の基板１０１には例えばシリコン（Ｓｉ）基板、金属基板、あるいは絶縁体基板(例えばガラス基板やセラミック基板)が適用できる。該第１の基板には、反射膜、電極膜、保護膜等として、例えば金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）あるいはチタン（Ｔｉ）を単独にあるいは適宜選択して全面あるいは部分的に積層することができる。あるいは該第１の基板に凹凸を形成することもできる。該凹凸の形成には、ドライエッチングやウェットエッチングあるいはそれらを組み合わせた化学的加工方法を適用することができる。またはサンドブラストやＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）、ドリル加工といった物理的加工方法を用いることもできる。貫通孔１０６の形成にも、ドライエッチングやウェットエッチングまたはそれらを組み合わせた化学的加工方法、あるいはサンドブラストやＦＩＢ、ドリル加工といった物理的加工方法を用いることができる。該貫通孔１０６は垂直孔であることが望ましいが、最も重視するのは、第２の基板１０２と対向する側の孔径であり、この孔径は球体１０３の直径を若干上回る寸法に管理する。若干上回るようにするのは、球体を貫通孔に挿入するためである。該孔径の詳細寸法は、球体１０３の公差および許容できる第１の基板１０１と第２の基板１０２のずれ量で決定する。第１の基板１０１と第２の基板１０２のずれ量を小さくするには、該孔径は球体１０３の直径にできるだけ近い方が良い。
【００２２】
第２の基板１０２には例えばシリコン（Ｓｉ）基板、シリコン（Ｓｉ）層間に酸化シリコン（ＳｉＯ２）層を挟み込んだＳＯＩ基板、金属基板、または絶縁体基板(例えばガラス基板やセラミック基板)などが適用できる。該第２の基板には、反射膜、電極膜、保護膜等として、例えば金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）またはチタン（Ｔｉ）を単独にあるいは適宜選択して全面あるいは部分的に積層することができる。あるいは該第２の基板に凹凸を形成することもできる。該凹凸の形成には、ドライエッチングやウェットエッチングまたはそれらを組み合わせた化学的加工方法、或いはサンドブラストやＦＩＢ、ドリル加工といった物理的加工方法を用いることができる。該貫通孔１０５は垂直孔、すなわち深さ方向が基板面に垂直であることが望ましい。最も重要視するのは、第１の基板１０１と対向する側の端部の孔径であり、この孔径は球体１０３の直径を若干上回る寸法に管理する。若干上回るようにするのは、球体を貫通孔に挿入するためである。該孔径の詳細寸法は、球体１０３の公差および許容できる第１の基板１０１と第２の基板１０２のずれ量で決定する。第１の基板１０１と第２の基板１０２のずれ量を小さくするには、該孔径は球体１０３の直径にできるだけ近い方が良い。
【００２３】
また、貫通孔の深さ方向から見た断面形状は、円形の他、三角形、四角形等の多角形形状も可能であるが、円形が形成容易であり好ましい。
なお、第１の基板が貫通孔を有していればよく、第１の基板の前記第２の基板とは反対側に、第３の基板（底板）が固着されていても、当該構成では第１の基板自体に貫通孔が設けられていることにかわりはない。また、第１の基板１０１の貫通孔１０６と前記第２の基板１０２の貫通孔１０５に跨った位置に挿入されて球体１０３以外に、さらに別の球体や別の形状の部材を、球体１０３に接してスペーサ等の目的で貫通孔内に装填してもよい。
【００２４】
球体１０３はガラス製、セラミック製、プラスチック製、金属製等の材質を用いることができる。また、形状は真球に近ければ近いほど高い位置精度が得られる。精度、価格等の観点からは、ガラス製のボールレンズを用いることが好ましい。貼り合わせた第１の基板１０１と第２の基板の貫通孔に球体１０３を挿入する際は、第１の基板１０１の下にさらに底板１０９を設置し、貼り合せる。これは、球体１０３を貫通孔内に留めておくためである。底板は板材とすることができるので、その表面は平滑なものを得やすく、前記第１の基板１０１と貼り合わせたときに高い位置精度を出すのに適している。第１の基板に設ける貫通孔の替わりに、非貫通孔である有底孔を設けることも可能ではあるが、平坦な底面を得ることが難しく、深さ精度も要求されることとなるため、貫通孔を形成した基板を用いる方が好ましい。底板は少なくとも貫通孔を覆うものであれば良く、第１の基板全体を覆うものでも良い。貼り合わせた第１の基板１０１と第２の基板１０２の固着方法は、接着剤を用いた接着、はんだ接合、機械的拘束力による固定等の各種手段を用いることができる。具体的には、前記第１の基板１０１と前記第２の基板１０２の固着は、例えば、球体を挿入した貫通孔に接着剤を塗布して接着する方法、第２の基板に上記位置決め用の貫通孔とは別に貫通孔を設け、該部分に接着剤等を入れて接着する方法、基板の端部において接着剤を塗布したり、はんだ接合して接着する方法、基板間に接着剤を塗布する方法、これらを組み合わせた方法などがある。このうち、球体を挿入した貫通孔に接着剤を塗布する方法は、接着剤等の使用量を抑えることができ、また作業性にも優れる点で好ましい。
【００２５】
球体１０３の直径は、前記球体は前記第１の基板の前記第２の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に挿入されているとした場合に、第１の基板の厚さを超え、望ましくは第１の基板１０１の厚さの２倍前後とする。この場合、貫通孔の孔径も球体の直径に応じて変える。ここで、球体１０３の直径や第１の基板１０１の厚さがばらつくと、該球体１０３と前記第１の基板の貫通孔１０６の隙間が変化し、基板部材１００における第１の基板１０１と第２の基板１０２の位置ずれがばらつくが、球体１０３の直径を第１の基板の厚さの２倍前後とすることでばらつきの影響を抑制することができるので、基板部材１００の位置決め精度が向上する。さらに望ましくは、第１の基板１０１の厚さの１.５３倍以上、かつ２.９倍以下とする。図４は球体１０３の直径(Ｄ)と第１の基板１０１の厚さ(ｔ)の比(Ｄ／ｔ)に対する、第１の基板１０１と第２の基板の位置ずれの増加を示した図である。同図に示す通り球体１０３の直径を第１の基板１０１の厚さの１.５３倍以上、かつ２.９倍以下とすることで、第１の基板１０１と第２の基板１０２の位置ずれの増加を球体直径比５％以内に抑制することができる。さらに、前記位置ずれの増加を３％以内に抑制してさらに高い位置精度を得るためには、球体１０３の直径を第１の基板１０１の厚さの１.６倍以上、かつ２.６５倍以下とすることが好ましい。
【００２６】
位置決めのために基板厚さ相当の半径を持つ球体を用いているので、貫通孔の孔径の深さ方向の均一性ではなく、開口部の孔径を制御すれば高い位置精度を実現できる。これは、球体と接するのは開口部付近だからである。したがって該部の孔径が制御されていれば貫通孔は多少テーパを持っていてもよいし、前記開口部付近から離れた貫通孔壁面は球体と接しないので、多少の寸法誤差や加工残りは許容することも可能なのであり、かかる点においてもピン固定の場合に比べて、位置精度が高く、また該高精度を得やすい。なお、作業性、精度ばらつきの観点からは、より好ましくは孔径は深さ方向に一定とする。また、貫通孔形成の手段は問わないので、使用する基板材質が限定されることなく、また使用する基板材質に適した加工手段が選択できる。
【００２７】
本発明の別の形態として、前記第１の基板１０１と前記第２の基板１０２との間にスペーサを挿入することもできる。以下、スペーサ以外は前記の実施形態と同じ符号を用いて説明する。スペーサが関係する以外の部分の構成は前記実施形態と同様である。第１の基板１０１と第２の基板１０２をスペーサ等を介して、所定の間隔をもって貼り合わせた場合も、第１の基板の貫通孔と第２の基板の貫通孔に跨った位置に球体が挿入されていることによって、第１の基板１０１と第２の基板１０２との位置決めを精度よく行うことができる。この場合前記球体１０３の直径は、前記球体は前記第１の基板の前記第２の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に挿入されているとした場合に、前記第１の基板の厚さを超え、望ましくは、該第１の基板１０１の厚さの１.５３倍以上、かつ２.９倍以下とし、さらに同時に前記球体１０３の直径を該第１の基板の厚さと該スペーサの厚さの和を超え、望ましくは１.５３倍以上、かつ２.９倍以下とする。これにより、スペーサを介して第１の基板１０１と第２の基板１０２を貼り合わせた場合であっても、高い位置決め精度を有する基板部品１００を実現することができる。例えば、第１の基板１０１と第２の基板１０２の位置ずれの増加を球体直径比５％以内に抑制することができる。さらに、前記位置ずれの増加を３％以内に抑制してさらに高い位置精度を得るためには、球体１０３の直径を第１の基板１０１の厚さの１.６倍以上、かつ２.６５倍以下とし、さらに同時に前記球体１０３の直径を該第１の基板の厚さと該スペーサの厚さとの和の１.６倍以上、かつ２.６５倍以下とすることが好ましい。スペーサの配置の仕方は特に限定するものではないが、第１の基板等と同様に貫通孔を設け、第１の基板等と同様に球体で基板の面内方向の動きが拘束されるように配置してもよい。また、スペーサとしての機能すればよく、第１の基板等への固着の有無は問わないが、第１の基板等と接着剤等で固着することが好ましい。第１の基板と第２の基板を所定の間隔をもって貼り合わせる構成は、光ファイバに一定間隔をおいてコリメートレンズを配するコリメータやそれを複数有するコリメータアレイを構成する場合などに好適である。
【００２８】
上記構成を有する基板部品を用いて、それに光学素子を設けることにより、高精度な光部品を提供することができる。例えば、光学素子として、ミラー、ハーフミラー、コリメータレンズ、光ファイバ、受光素子、発光素子などを搭載し、光スイッチ、コリメータ、光モニタおよびそれらを複数有する光スイッチアレイ、コリメータアレイ、光モニタアレイ等の光部品を構成することができる。より具体的には、例えば、第２の基板に光学素子としてミラーを形成し、第１の基板にミラー素子の駆動電極を設け、ミラー駆動型の光スイッチやそれを複数形成したアレイ型の光スイッチを構成することができる。また、第１の基板に光ファイバを固定し、第２の基板にコリメータレンズを形成して、それらを貼りあわせて対向させることによって、ファイバコリメータやそれを複数形成したファイバコリメータアレイを構成することもできる。或いは受光素子を備えた第１の基板とハーフミラーを備えた第２の基板からなる基盤部品と別途形成したファイバコリメータを組み合わせて光パワーモニタを構成することもできる。
【００２９】
本発明の基板部品の製造方法は、厚さ方向に貫通孔が設けられた第１の基板と厚さ方向に貫通孔が設けられた第２の基板とを前記貫通孔同士を対置させて貼り合わせる工程と、前記工程の前または後に、前記貼り合わせ基板において前記第１の基板の貫通孔と前記第２の基板の貫通孔に跨るようになる位置に前記第１の基板と前記第２の基板に挟持されていない状態で球体を挿入する工程と、前記貫通孔に前記球体が挿入された前記第１の基板と前記第２の基板とを固着する工程を有するものである。より具体的には、基板部品１００の作製は、底板１０９を用いて図３に示した手順が適用できる。
【００３０】
図３を参照して以下に貼り合わせ基板１００の作製手順の例を説明する。まず、底板１０９上に第１の基板１０１を載せる（手順１）。基板１０１に示した仮想面１１５は、基板１０１を底板１０９に載せた場合、底板１０９の上面に相当することになる。底板１０９は表面が滑らかな剛体であることが望ましい。また、該底板１０９は該第１の基板１０１と熱膨張係数が一致していることが望ましい。一例として底板１０９は第１の基板１０１と同種の基板を利用する。次に、前記第１の基板１０１の貫通孔１０６に前記球体１０３を挿入する（手順２）。このとき該球体１０３の一部望ましくは半分が該第１の基板１０１上に出る。第２の基板１０２の貫通孔１０５が球体１０３に入る位置に合わせ、基板１０２を基板１０１に乗せる（手順３）。第２の基板１０２を第１の基板１０１と接着剤１１１で接着する（手順４）。なお、図３では基板の端部で接着する例を示している。なお、前記方法において、第１の基板と第２の基板の貼り合わせと球体の挿入の順序は問わない。すなわち、第１の基板の貫通孔に球体を挿入した後に、第２の基板を貼り合わせてもよいし、第１の基板と第２の基板を貼り合わせた後に球体を挿入してもよい。また、前記基板部品の製造方法において、底板１０９や球体１０３は、第１の基板および第２の基板とともに固着してもよいし、第１の基板と第２の基板のみを固着して、前記第１の基板と前記第２の基板とを固着する工程の後、前記球体や底板は除去してもよい。第１の基板と第２の基板の固着を貫通孔以外の部分で行うなどした後は、基板同士は固着されているので球体は存在しなくてもよい。この場合、球体や底板は除去して再利用することができ、部品点数の低減、基板部品の軽量・小型化にも寄与する。
【実施例】
【００３１】
（実施例１）
図２は、本発明に係る基板部品を用いた静電駆動式マイクロミラー２００の断面図である。静電駆動式マイクロミラーとはマイクロミラー２１０と電極２０４の間に電位差を発生させたときに生じる静電引力で、マイクロミラー２１０を動作させるデバイスである。図２に示した静電駆動式マイクロミラー２００は第１の基板として固定電極基板２０１を有し、第２の基板としてミラー基板２０２を有する。前記固定電極基板２０１には貫通孔２０６を形成し、前記ミラー基板２０２には貫通孔２０５を形成する。球体２０３は前記固定電極基板の貫通孔２０６と前記ミラー基板の貫通孔２０５に跨った位置に挿入されている。前記固定電極基板２０１には２つの貫通孔２０６を形成し、前記ミラー基板２０２には２つの貫通孔２０５を形成する。各基板の貫通孔２０５、２０６はそれぞれ一対一で対応する。
【００３２】
固定電極基板２０１は表面を酸化膜（ＳｉＯ２）で被覆したシリコン（Ｓｉ）基板上に金属膜電極２０４を成膜して形成する。金属膜はクロム（Ｃｒ）層の下地に金（Ａｕ）層を積層する。貫通孔２０６は、ドライエッチングで形成した垂直孔とする。該貫通孔２０６のミラー基板２０２と対向する側の孔直径は１.０１±０.００２ｍｍとする。球体２０３の直径は１±０.００５ｍｍとし、これに対して該固定電極基板２０１の厚さは０.５ｍｍとする。ミラー基板２０２はシリコン（Ｓｉ）基板に対しドライエッチングとウェットエッチングを組み合わせて作製する。ミラー基板２０２の反射面２０７には反射膜を、電極面２０８には導電膜を形成する。該反射膜および該導電膜としては金（Ａｕ）を最表面層とした金属多層膜を適用する。該ミラー基板２０２に形成する貫通孔２０５は、ドライエッチングで形成した垂直孔とする。該貫通孔２０５の固定電極基板２０１と対向する側の孔直径は１.０１±０.００２ｍｍとする。
【００３３】
球体２０３は直径１±０.００５ｍｍのガラス製とする。該球体２０３は前記貫通孔２０５と２０６に跨るようになる位置に挿入され、前記ミラー基板２０２と前記固定電極基板２０１とを貼り合わせ、接着剤２１１で固着する。接着剤は前記ミラー基板２０２に形成した貫通孔２０５および該ミラー基板２０２に形成した接着剤塗布用の貫通孔に塗布し熱硬化させる。硬化時には固定電極基板２０１とミラー基板２０２に隙間が生じないように、ミラー基板２０２全体に荷重を加えて両者を密着させる。
【００３４】
（実施例２）
図５は、本発明に係る基板部品を用いた別の実施例であるファイバコリメータアレイ３００の断面図である。図５に示したコリメートレンズアレイ３００は第１の基板として光ファイバアレイ基板３０１を有し、第２の基板としてレンズアレイ基板３０２を有する。光ファイバアレイ基板３０１には貫通孔３０６を形成し、前記レンズアレイ基板３０２には貫通孔３０５を形成する。球体３０３は前記光ファイバアレイ基板の貫通孔３０６と前記レンズアレイ基板の貫通孔３０５に跨った位置に挿入されている。前記光ファイバアレイ基板３０１には２つの貫通孔３０６を形成し、前記レンズアレイ基板３０２には２つの貫通孔３０５を形成する。各基板の貫通孔３０５、３０６はそれぞれ一対一で対応する。
【００３５】
光ファイバアレイ基板３０１はシリコン（Ｓｉ）基板に光ファイバ３１３を貫通させる孔を複数形成し、該孔に光ファイバを挿入することで作製する。貫通孔３０６の形成には、ドライエッチングで形成した垂直孔とする。該貫通孔３０６のレンズアレイ基板３０２と対向する側の孔直径は１.００５±０.００１ｍｍとする。球体３０３の直径は１±０.００３ｍｍとし、これに対して該光ファイバアレイ基板３０１の厚さは０.４５ｍｍとする。レンズアレイ基板３０２は石英基板に対しドライエッチングで作製し、表裏面に反射防止膜を成膜する。該レンズアレイ基板３０２に形成する貫通孔３０５は、サンドブラストで形成する。該貫通孔３０５の光ファイバアレイ基板３０１と対向する側の孔直径は１.００５±０.００１ｍｍとする。前記光ファイバアレイ基板３０１と前記レンズアレイ基板３０２との間には厚さ０.１ｍｍのスペーサ３１４を配置する。該スペーサはマイクロレンズ３１２と光ファイバ３１３との光学的な接続を阻害しないように配置する。該スペーサの厚さが０.１ｍｍであるので、前記光ファイバアレイ基板に対向する側の前記レンズアレイ基板の貫通孔３０５の開口部は実効的には、前記光ファイバアレイ基板３０１の厚さ０.４５ｍｍと該スペーサ０.１ｍｍを足し合わせた０.５５ｍｍの第１の基板上に配置されていることと同等である。この実効的な第１の基板の厚さに対し前記球体３０３の直径は１.８倍に相当し、高い位置精度を発揮する。
【００３６】
球体３０３は直径１±０.００３ｍｍのガラス製とする。該球体３０３は前記光ファイバアレイ基板の貫通孔３０６と前記レンズアレイ基板の貫通孔３０５の位置を指定する。該球体３０３を前記貫通孔３０５と３０６に跨るようになる位置に挿入し、前記光ファイバアレイ基板３０２と前記レンズアレイ基板３０１を貼り合せ、接着剤３１１で固着してコリメートレンズアレイを構成する。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の基板部品を示す断面図である。
【図２】本発明の基板部品を用いて形成した静電マイクロミラーを示す図である。
【図３】本発明の基板部品の作製工程を示すフローチャートである。
【図４】本発明において球体の直径選択範囲を示す図である。
【図５】本発明の基板部品を用いて形成したファイバコリメータアレイを示す断面図である
【符号の説明】
【００３８】
１００：基板部品
１０１：第１の基板  １０２：第２の基板  １０３：球体  １０５、１０６：貫通孔
１０９：底板  １１１：接合剤  １１５：仮想面
２００：静電駆動マイクロミラー  ２０１：固定電極基板  １０２：ミラー基板
２０３：球体  ２０４：電極  ２０５、２０６：貫通孔  ２０７：反射面
２０８：電極面  ２０９：底板  ２１０：マイクロミラー
３００：コリメートレンズアレイ  ３０１：光ファイバアレイ基板
３０２：レンズアレイ基板  ３０３：球体  ３０５、３０６：貫通孔  ３０９：底板
３１１：接着剤  ３１２：マイクロレンズ  ３１３：光ファイバ  ３１４：スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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